納米技術的特點精選(九篇)

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第1篇：納米技術的特點范文

Abstract: Nano technology research and development is a major breakthrough for technology development and has been applied in all areas of society. Using nano technology in mechanical engineering is its core. Its performance are in many aspects. This article attempts to show off the application of nano technology in this area from examples, and comes to the change of traditional mechanical engineering.

關鍵詞: 納米技術;納米材料;摩擦性能

Key words: nano technology;nano-materials;friction properties

中圖分類號:TH16 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)29-0143-01

0引言

自從1990年7月在美國召開的第一屆國際納米科學技術會議上,正式宣布納米材料科學為材料科學的一個新分支開始,納米技術便一步一步進入人們的生活。納米科技是研究由尺寸在0.1~100 nm之間的物質組成的體系運動規律和相互作用,以及實際應用中的技術問題的科學技術。從材料的結構層次來說,它介于宏觀物質和微觀原子、分子的中間領域。納米技術不是一門單一的新型學科或者技術,它廣泛應用于各類學科中,其中在機械工程中的應用對于機械工程學科的技術變革起到了不可估量的作用。納米技術運用到機械方面尤其是產生了微型機械技術已經成為21世紀研究的核心技術,很多國家在納米技術上開始了越來越多的研究,在機械工程方面對于納米技術的應用主要有以下幾方面。

1微型納米軸承

傳統的軸承體積較大,摩擦力也只能靠來減少,但仍不可避免。美國科學家研制的這種幾乎沒有摩擦的微型納米軸承主要有兩個特點:第一是微型,他的直徑只有一根頭發的萬分之一,應用在機電系統的微型軸承更是只有1nm,是微型機械的千分之一大小。第二是極小的摩擦力。若軸承體積小,那么套在一起的管子之間的摩擦力便會暴露出微型軸承的弱點,摩擦力大時甚至無法使用。這種納米軸承與通常制造的微型機械的軸承相比,摩擦力僅為其最小值的千分之一。

2納米材料運用

合肥大學研制成功了納米新型陶瓷刀具,這標志著利用納米材料制作新型金屬陶瓷刀具的問世。這項研究史載金屬彈詞中加入了納米氧化鈦從而細化品粒。因為對于品粒的細化可以增加材料的硬度和甚至斷裂任性。同時,這種納米技術的應用也大大優化了其力學性能,納米材料加入到傳統的金屬陶瓷中對其力學性能來說是個很大的提供,刀具的壽命也提高到2倍以上。

3納米技術馬達

新一代的納米技術馬達是由美國Nano Muscle公司生產,這種微型馬達首次在深圳面世,該產品體積只有傳統電磁馬達體積的二十分之一,長度甚至比火柴桿還短,卻能負載四千克的重量,壽命可達100萬次。這種馬達主要是用納米技術制造的智能材料代替傳統的銅線圈和磁鐵,因而比傳統馬達更輕、成本更低,同時噪音很低,可以成為世界上最靜音的馬達。這種微型馬達在機械中運用不多,主要用于玩具和汽車的電動車窗,這項研究也已在深圳進行研發和生產。

4納米磁性液體用于旋轉軸的動態密封

通常靜態的密封都是采用橡膠、塑料或金屬等材料制成的“O”形環作為密封元件。旋轉條件下的動態密封一直是未能解決的問題,無法在高速、高真空條件下進行動態密封。納米技術的出現促進了磁性液體密封技術的產生。南京大學已試制成水基、烷基、二脂基、硅油等多種類型的磁性液體。在電子計算機的硬盤轉處已普遍采用磁性液體的防塵密封,除此之外磁性液體還可于制造新型劑,巧妙利用磁場原理改善效果。納米技術在機械工程中的應用舉不勝舉,通過以上這些新型技術的產生,我們不難看出納米技術對于機械工程的發展有著深遠影響。同時,相對于傳統機械工程來說,也正是因為納米技術有很多優勢才能取得這樣顯著的成果。

第一,納米技術的尺寸效應。納米技術的主要效果之一便是縮小了傳統尺寸的單位,將毫米進化為納米,一納米相當于十億分之一米。納米技術應用在機械中,可以大大降低機械的體積,從而形成了新型機械――微型機械。這種不是傳統機械單純地在尺度上微小型化,而通常是指可以成批制作的集合微機構、微驅動器、微能源以及微傳感器和控制電路、信號處理裝置等于一體的微型機電系統。他們大部分都是運用納米技術的成果,因而它遠遠超出了傳統機械的概念和范疇,而是基于現代科學技術,并作為整個納米科技重要組成部分和用一種嶄新的思維方式與技術路線指導下的產物。

第二,納米技術使材料多元化,應用多元化。納米技術是原材料形成更微小的形態,功能也更加強大,不僅能改良傳統材料,又能源源不斷地產生出新的材料。磁性液體密封技術便是證明,利用磁性液體可以被磁場控制的特性,將納米單位的液體置于磁場之內,從而達到密封的效果。同時在材料運用中可將微量的元素融入到基礎材料中,達到更好的效果。納米復合氧化鋯是成功應用在工業上的納米材料,這種材料提高了材料的耐高溫性能和導氧及儲氧功能,因此廣泛運用于汽車發動機系統中。

第三,納米材料摩擦性能。納米技術最顯著的特性就是其擦性能,在機械中,各種軸承等都存在著摩擦,但是納米材料的出現,使得各類機械結構尺寸便小,同時對于過小的零件,摩擦力便顯的尤為重要,摩擦力如果相對較大,則零件便會造成磨損。但是納米技術也同樣克服了這一問題,現已出現納米材料幾乎無摩擦的狀態。美國科學家研制的這種微型納米軸承可在運動是無磨損和撕裂,達到了理想的效果。

第四,納米技術節能效果。納米技術實現了“小材大用”,帶來的又一優勢便是節能和環保。在納米技術的應用中,產生了很多新型材料,它們減少了很多不必要的消耗,使得傳統的機械工程中需要的大量材料迅速降低,對于原材料的節約起到了驚人的效果。德國不萊梅應用物理所已研制成功并且申請了一項專利,即用納米Ag代替微米Ag制成導電膠,可節省Ag粉50%,用這種導電膠焊接金屬和陶瓷,涂層不需太厚,而且涂層表面平整,效果理想。

納米材料在機械工程中改變甚至顛覆了傳統模式的運轉,顯示了其強大的科技含量,但是在其運用中,我們仍有很多方面亟待解決:如何準確表征納米材料的各種精細結構;怎樣從結構上分析、解釋納米材料的新特性;能否利用某種標準來預測微區尺寸減少到多大時,材料表現出特殊的性能等等。對于這些問題,我們仍需深入研究,以便納米技術更好地服務于機械工程領域。

參考文獻:

第2篇：納米技術的特點范文

關鍵詞：納米技術 材料 生物 能源 環境

人類對自然界的認識長期以來一直沿著宏觀宇宙的大尺度和基本粒子的微觀尺度兩個方向發展。從20世紀中期開始，人們逐漸發現，介于宏觀和微觀之間的尺度——介觀尺度也具有重要意義，它是一個人類遠未深入了解的尺度范圍，納米科技就是處于這一介觀世界中“納米尺度”上的科學技術。

納米科技是指在納米尺度（1～100nm）上研究物質（包括原子、分子的操縱）的特性和相互作用，以及利用這些特性的多學科交叉的科學和技術。它使人類認識和改造物質世界的手段和能力延伸到原子和分子。納米科技的最終目標是根據原子、分子及物質在納米尺度上表現出來的新穎的物理、化學和生物學特性，制造出具有特定功能的產品。

一、納米材料的應用

從材料的角度看，納米技術是通過綜合控制材料到納米尺度，引起材料性能發生顯著改變，從而用于制備特定功能的產品。納米材料的光學、熱學、電學、磁學、力學以及化學方面的性質和大塊固體相比有顯著的不同。

納米材料大致可分為納米粉體、納米纖維、納米薄膜、納米塊體等四類。

納米粉體材料可用于高密度磁記錄材料、防輻射材料、單晶硅和精密光學儀器拋光材料、先進的電池電極材料、太陽能電池材料、高效催化劑、各種藥物制劑或藥物載體等。納米纖維可用于新型激光或發光二極管材料、高強度纖維（如碳納米管）等。納米薄膜可用于氣體催化材料、光敏材料、平面顯示器材料、超導材料等。納米塊體的主要用途為超高強度材料、智能金屬材料等。

二、納米生物技術的應用

納米生物技術是納米生物學的應用，即用先進的物理學、納米科技手段研究生物學基本問題，特別是在單分子水平上研究生物大分子的結構、功能和相互作用；應用物理學定量的、大規模信息處理的思路和方法革新研究方法，開拓嶄新的研究領域。如生物芯片、DNA計算機和生物信息學等等。納米顆粒能用作醫學診斷和治療的工具，納米生物技術的方法也用于發展具有多功能特性的新材料和新器件，如納米生物傳感器等。

三、納米與能源

隨著納米技術的發展，高效率、低成本的太陽能發電將成為現實。

太陽能電池主要是以半導體材料為基礎，其工作原理是利用光電材料吸收光能后發生的光電子轉移反應。除了發展環保的可充電電池外，超級電容器作為一種新型的儲能器件，具有無可替代的優越性。它儲存電荷的能力強，并具有充放電速度快、效率高、對環境無污染、循環壽命長、使用溫度范圍寬、安全性高等特點。納米材料應用于超級電容電極的研究，已經引起了越來越多的關注。以碳納米管為例，它具有大的比表面積、導電性好、化學性能穩定，被認為是理想的超級電容電極材料。

四、納米技術在環境問題中的應用

隨著納米材料和納米技術的日益發展，納米環保技術也迅速發展，不僅拓展了人類利用資源和保護環境的能力，而且為徹底改善環境和從源頭上控制新的污染創造了條件。

納米材料因具有超大的比表面積及表面原子活性高等特點，對各種有毒有害氣體具有很高的吸附效率，通過表面修飾及摻雜等工藝，還可以獲得對某些微量物質的特別高的選擇吸附功能，可廣泛用于空氣凈化和尾氣排放無害化、水凈化與污水排放無害化、電磁及噪聲污染的有效控制、節能與資源的有效利用等領域。

利用納米技術還可以制備非常好的催化劑，其催化效率極高。經它催化的石油中硫的含量小于0.01%，因而在燃煤中可加入納米級助燃催化劑，以幫助煤充分燃燒，提高能源的利用率，防止有害氣體的產生。納米級催化劑用于汽車燃燒催化，有極強的氧化還原性能，使汽油燃燒時不再產生一氧化硫和氮氧化物，根本無需進行尾氣凈化處理。而各種納米光催化氧化材料，可以利用光能降解有機物，抗菌除臭，在凈化環境、保護健康方面起著越來越重要的作用。

第3篇：納米技術的特點范文

【關鍵詞】納米材料；納米技術；應用

有人曾經預測在21世紀納米技術將成為超過技術和基因技術的“決定性技術”，由此納米材料將成為最有前途的材料。世界各國相繼投入巨資進行，美國從2000年啟動了國家納米計劃，國際納米結構材料會議自1992年以來每兩年召開一次，與納米技術有關的國際期刊也很多。

一、納米材料的特殊性質

納米材料高度的彌散性和大量的界面為原子提供了短程擴散途徑，導致了高擴散率，它對蠕變，超塑性有顯著，并使有限固溶體的固溶性增強、燒結溫度降低、化學活性增大、耐腐蝕性增強。因此納米材料所表現的力、熱、聲、光、電磁等性質，往往不同于該物質在粗晶狀態時表現出的性質。與傳統晶體材料相比，納米材料具有高強度——硬度、高擴散性、高塑性——韌性、低密度、低彈性模量、高電阻、高比熱、高熱膨脹系數、低熱導率、強軟磁性能。這些特殊性能使納米材料可廣泛地用于高力學性能環境、光熱吸收、非線性光學、磁記錄、特殊導體、分子篩、超微復合材料、催化劑、熱交換材料、敏感元件、燒結助劑、劑等領域。

（一）力學性質

高韌、高硬、高強是結構材料開發應用的經典主題。具有納米結構的材料強度與粒徑成反比。納米材料的位錯密度很低，位錯滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其臨界位錯圈的直徑比納米晶粒粒徑還要大，增殖后位錯塞積的平均間距一般比晶粒大，所以納迷材料中位錯滑移和增殖不會發生，這就是納米晶強化效應。金屬陶瓷作為刀具材料已有50多年，由于金屬陶瓷的混合燒結和晶粒粗大的原因其力學強度一直難以有大的提高。應用納米技術制成超細或納米晶粒材料時，其韌性、強度、硬度大幅提高，使其在難以加工材料刀具等領域占據了主導地位。使用納米技術制成的陶瓷、纖維廣泛地應用于航空、航天、航海、石油鉆探等惡劣環境下使用。

（二）磁學性質

當代機硬盤系統的磁記錄密度超過1.55Gb/cm2，在這情況下，感應法讀出磁頭和普通坡莫合金磁電阻磁頭的磁致電阻效應為3%，已不能滿足需要，而納米多層膜系統的巨磁電阻效應高達50%，可以用于信息存儲的磁電阻讀出磁頭，具有相當高的靈敏度和低噪音。巨磁電阻效應的讀出磁頭可將磁盤的記錄密度提高到1.71Gb/cm2。同時納米巨磁電阻材料的磁電阻與外磁場間存在近似線性的關系，所以也可以用作新型的磁傳感材料。高分子復合納米材料對可見光具有良好的透射率，對可見光的吸收系數比傳統粗晶材料低得多，而且對紅外波段的吸收系數至少比傳統粗晶材料低3個數量級，磁性比FeBO3和FeF3透明體至少高1個數量級，從而在光磁系統、光磁材料中有著廣泛的應用。

（三）電學性質

由于晶界面上原子體積分數增大，納米材料的電阻高于同類粗晶材料，甚至發生尺寸誘導金屬——絕緣體轉變（SIMIT）。利用納米粒子的隧道量子效應和庫侖堵塞效應制成的納米器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特點，有可能在不久的將來全面取代目前的常規半導體器件。2001年用碳納米管制成的納米晶體管，表現出很好的晶體三極管放大特性。并根據低溫下碳納米管的三極管放大特性，成功研制出了室溫下的單電子晶體管。隨著單電子晶體管研究的深入進展，已經成功研制出由碳納米管組成的邏輯電路。

（四）熱學性質

納米材料的比熱和熱膨脹系數都大于同類粗晶材料和非晶體材料的值，這是由于界面原子排列較為混亂、原子密度低、界面原子耦合作用變弱的結果。因此在儲熱材料、納米復合材料的機械耦合性能應用方面有其廣泛的應用前景。例如Cr-Cr2O3顆粒膜對太陽光有強烈的吸收作用，從而有效地將太陽光能轉換為熱能。

（五）光學性質

納米粒子的粒徑遠小于光波波長。與入射光有交互作用，光透性可以通過控制粒徑和氣孔率而加以精確控制，在光感應和光過濾中廣泛。由于量子尺寸效應，納米半導體微粒的吸收光譜一般存在藍移現象，其光吸收率很大，所以可應用于紅外線感測器材料。

（六）生物醫藥材料應用

納米粒子比紅血細胞（6～9nm）小得多，可以在血液中自由運動，如果利用納米粒子研制成機器人，注入人體血管內，就可以對人體進行全身健康檢查和，疏通腦血管中的血栓，清除心臟動脈脂肪沉積物等，還可吞噬病毒，殺死癌細胞。在醫藥方面，可在納米材料的尺寸上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的藥品納米材料粒子將使藥物在人體內的輸運更加方便。

二、納米技術現狀

在歐美日上已有多家廠商相繼將納米粉末和納米元件產業化，我國也在國際環境下創立了一（下轉第37頁）（上接第26頁）些影響不大的納米材料開發公司。美國2001年通過了“國家納米技術啟動計劃（NationalTechnologyInitiative）”，年度撥款已達到5億美圓以上。美國戰略的重點已由過去的國家通信基礎構想轉向國家納米技術計劃。布什總統上臺后，制定了新的納米技術的戰略規劃目標：到2010年在全國培養80萬名納米技術人才，納米技術創造的GDP要達到萬億美圓以上，并由此提供200萬個就業崗位。2003年，在美國政府支持下，英特爾、蕙普、IBM及康柏4家公司正式成立中心，在硅谷建立了世界上第一條納米芯生產線。許多大學也相繼建立了一系列納米技術研究中心。在商業上，納米技術已經被用于陶瓷、金屬、聚合物的納米粒子、納米結構合金、著色劑與化妝品、元件等的制備。

目前美國在納米合成、納米裝置精密加工、納米生物技術、納米基礎等多方面處于世界領先地位。歐洲在涂層和新儀器應用方面處于世界領先地位。早在“尤里卡計劃”中就將納米技術研究納入其中，現在又將納米技術列入歐盟2002——2006科研框架計劃。日本在納米設備和強化納米結構領域處于世界先進地位。日本政府把納米技術列入國家科技發展戰略4大重點領域，加大預算投入，制定了宏偉而嚴密的“納米技術發展計劃”。日本的各個大學、研究機構和界也紛紛以各種方式投入到納米技術開發大潮中來。

在上世紀80年代，將納米材料列入國家“863計劃”、和國家基金項目，投資上億元用于有關納米材料和技術的研究項目。但我國的納米技術水平與歐美等國的差距很大。目前我國有50多個大學20多家研究機構和300多所企業從事納米研究，已經建立了10多條納米技術生產線，以納米技術注冊的公司100多個，主要生產超細納米粉末、生物化學納米粉末等初級產品。

三、前景展望

經過幾十年對納米技術的研究探索，現在科學家已經能夠在實驗室操縱單個原子，納米技術有了飛躍式的發展。納米技術的應用研究正在半導體芯片、癌癥診斷、光學新材料和生物分子追蹤4大領域高速發展?？梢灶A測：不久的將來納米金屬氧化物半導體場效應管、平面顯示用發光納米粒子與納米復合物、納米光子晶體將應運而生；用于集成電路的單電子晶體管、記憶及邏輯元件、分子化學組裝機將投入應用；分子、原子簇的控制和自組裝、量子邏輯器件、分子電子器件、納米機器人、集成生物化學傳感器等將被研究制造出來。

納米技術目前從整體上看雖然仍然處于實驗研究和小規模生產階段，但從的角度看：上世紀70年代重視微米科技的國家如今都已成為發達國家。當今重視發展納米技術的國家很可能在21世紀成為先進國家。納米技術對我們既是嚴峻的挑戰，又是難得的機遇。必須加倍重視納米技術和納米基礎理論的研究，為我國在21世紀實現騰飛奠定堅實的基礎。整個人類將因納米技術的發展和商業化而產生根本性的變革。

第4篇：納米技術的特點范文

關鍵詞： 納米技術意義展望

一、納米技術的內涵

納米技術是一門在0.1―100nm空間尺度內操縱原子和分子，對材料進行加工、制造具有特定性能的產品，或對物質進行研究、掌握其原子和分子的規律和特征的高新技術學科，被認為是“今后十年最可能使人類發生巨大變化的十項技術”之一。

納米技術包含下列四個主要方面：（1）納米材料。當物質到納米尺度以后，即0.1―100nm這個范圍空間，物質的性能就會發生突變，出現特殊性能。這種既具不同于原來組成的原子、分子，又不同于宏觀的物質的特殊性能構成的材料，即為納米材料。（2）納米動力學。主要是微機械和微電機，或總稱為微型電動機械系統，用于有傳動機械的微型傳感器和執行器、光纖通訊系統，特種電子設備、醫療和診斷儀器等。用的是一種類似于集成電器設計和制造的新工藝，特點是部件很小，刻蝕的深度往往要求數十至數百μm，而寬度誤差很小。（3）納米生物學和納米藥物學。如在云母表面用納米微粒度的膠體金固定dna的粒子，dna的精細結構，等等。納米生物學發展到一定技術時，可以用納米材料制成具有識別能力的納米生物細胞，并可以吸收癌細胞的生物醫藥，注入人體內，用于定向殺癌細胞。（4）納米電子學。包括基于量子效應的納米電子器件，納米結構的光/電性質，納米電子材料的表征，以及原子操縱和原子組裝，等等。當前電子技術的趨勢要求器件和系統更小、更快、更冷。更快，是指響應速度要快。更冷，是指單個器件的功耗要小。但是更小并非沒有限度，納米技術是建設者的最后疆界，它的影響將是巨大的。

二、研發納米技術的重要意義

在充滿生機的21世紀，信息、生物技術、能源、環境、先進制造技術和國防的高速發展必然對材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存儲和超快傳輸等對材料的尺寸要求越來越??；航空航天、新型軍事裝備及先進制造技術等對材料性能要求越來越高。新材料的創新，以及在此基礎上誘發的新技術、新產品的創新是未來10年對社會發展、經濟振興、國力增強最有影響力的戰略研究領域，納米材料將是起重要作用的關鍵材料之一。納米材料和納米結構是當今新材料研究領域中最富有活力、對未來經濟和社會發展有著十分重要影響的研究對象，也是納米科技中最為活躍、最接近應用的重要組成部分。近年來，納米材料和納米結構取得了引人注目的成就。例如，存儲密度達到每平方英寸400G的磁性納米棒陣列的量子磁盤，成本低廉、發光頻段可調的高效納米陣列激光器，價格低廉。高能量轉化的納米結構太陽能電池和熱電轉化元件，用作軌道炮道軌的耐燒蝕高強高韌納米復合材料等的問世，充分顯示了它在國民經濟新型支柱產業和高技術領域應用的巨大潛力。正像美國科學家估計的“這種人們肉眼看不見的極微小的物質很可能給予各個領域帶來一場革命”。納米材料和納米結構的應用將對調整國民經濟支柱產業的布局、設計新產品、形成新的產業及改造傳統產業注入高科技含量提供新的機遇。

研究納米材料和納米結構的重要科學意義在于它開辟了人們認識自然的新層次，是知識創新的源泉。由于納米結構單元的尺度（0.1―100nrn）與物質中的許多特征長度，如電子的德布洛意波長、超導相干長度、隧穿勢壘厚度、鐵磁性臨界尺寸相當，因而納米材料和納米結構的物理、化學特性既不同于微觀的原子、分子，又不同于宏觀物體，從而把人們探索自然、創造知識的能力延伸到介于宏觀和微觀物體之間的中間領域。在納米領域發現新現象，認識新規律，提出新概念，建立新理論，為構筑納米材料科學體系新框架奠定基礎，也將極大豐富納米物理和納米化學等新領域的研究內涵。世紀之交高韌性納米陶瓷、超強納米金屬等仍然是納米材料領域重要的研究課題；納米結構設計，異質、異相和不同性質的納米基元（零維納米微粒、一維納米管、納米棒和納米絲）的組合。納米尺度基元的表面修飾改性等形成了當今納米材料研究新熱點，人們可以有更多的自由度按自己的的意愿合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法設計納米結構原理性器件及納米復合傳統材料改性正孕育著新的突破。

納米技術作為一門新興的學科，被譽為21世紀最具有發展前景的技術，是對未來經濟和社會發展產生重大影響的一種關鍵性前沿技術。納米技術在社會上的應用前景非常廣闊，納米技術不僅會推動新產品的開發，而且將為改善人們的生活環境，提高生活質量作出不可估量的貢獻。納米技術將成為21世紀新型技術的發展新方向，相信在不久的將來，我們將跨入一個全新的時代。

三、對納米技術未來發展的展望

納米技術將從根本上改變未來制造的兩種基本類型方式――連續制造和離散制造。連續制造是指批量物質或材料的生產，例如化學品或金屬卷材。離散制造是指單個配件的生產，例如螺栓或元件（集成電路）或組裝系統（計算機）。對于納米尺度制造來說，原子、分子與團簇都是生產“原料”。因此，納米尺度制造的生產工藝和設備與目前應用于大于100nm的微制造工藝與設備將會有很大不同。納米制造未來的研究方向包括以下幾個。

1.材料開發

了解和模擬納米尺度物質合成、操控及監測的現象和工藝，這是開發新型納米制造技術所需的；開發表征、監測、篩選、分離和控制納米結構大小/形狀/多分散性和表面或體積特征的方法。

2.制造納米系統的材料操控與控制

分子、大分子、納米顆粒及納米尺度組件的定位、定向、分散、集群和導向自我組裝，非共價鍵和信息內容是不可或缺的；納米材料的包裝和輸運，如通過超聲和納米流化床；納米自組裝結構融入功能器件和系統。

3.與微觀和宏觀系統相結合

把自下而上和自上而下的制備技術融入低本高效的優化生產制造中；制造技術的尺度放大、并行和集成能力，如平行探針或束陣列等方法。

4.制造工具

改造和控制表面組成/結構，以確保隨后組裝的穩定性和功能性；開發可支撐的、用戶與環境友好、廉價而高產的制圖技術；開發和運用納米結構復制方法；納米制造結構和性能的低本高效清除/修復/接縫技術，等等。

5.測量和標準工具

納米顆粒與結構的化學和結構表征技術（除幾何形狀特征外）；開發三維加工和非破壞性表面下探測技術；把在線傳感與監測技術同制造方法融合在一起；遠程制作和遠程表征設備和儀器，等等。

參考文獻：

第5篇：納米技術的特點范文

【關鍵詞】納米 包裝 應用

引言

納米技術作為21世紀最具前途的一項技術，興起于20世紀90年代初，是研究由尺寸0.1nm-100nm之間的物質組成體系的運動規律和相互作用，以及可能的實際應用中的技術問題的科學技術，是融合前沿科學和高技為――體的完整體系。這標志著人類改造自然的能力已延伸到微觀水平，其科學價值和應用前景已逐漸被人們所認識，被認為是21世紀3大科技之一，主要包括納米材料學、納米生物學、納米物理學、納米化學、納米電子學、納米加工學和納米力學。

在包裝行業，納米技術也得到了廣泛的應用，納米技術可以對包裝材料進行納米合成、納米添加、納米改性或者直接使用納米材料使產品包裝滿足特殊功能，以滿足特殊要求；可以改變傳統的包裝設計、包裝工藝和技術方法，充分發揮包裝材料的綜合特性，最終可以最大限度地發揮包裝的功能，保護產品、節約資源、保護環境，創造最佳的社會和經濟效益。實現綠色包裝材料的環境性能、資源性能、減量化性能、回收處理性能的要求，體現出優越的綠色包裝價值，并帶動和促進包裝設計、生產、使用和再生等技術產業革命性的變化。

1 納米材料

作為納米科學技術最基本的組成部分的納米材料，是指組成相或晶粒結構在100nm以下長度尺寸的材料，可以廣義的認為在三維空間中至少有一維處于納米尺寸長度范圍的材料或以納米單元構成的材料；又稱為納米結構材料，主要由晶粒和晶界組成，納米晶體結構與常規物質不同，其晶體結構處于一種無序度更高的狀態但，晶界處存在著短程有序的結構單元，原子保持一定的有序度，趨于低能態排列。納米材料具有表面效應、體積效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應、獨特的光學性質、巨磁電阻效應、超塑性、高導電率和擴散率、高比熱和熱膨脹、高磁化率和矯頑力等特點，這使納米材料在催化、吸附、化學反應、光電化學、熔點、超導等方面具有普通材料無法比擬的優越性，從而使納米材料可以廣泛的應用于各行各業，也普遍應用于包裝行業。

2 納米材料在包裝材料中的應用

2.1 納米復合包裝材料

隨著時代的快速發展，以及包裝的迅猛發展，包裝的需求出現多樣化，這促進了納米包裝材料的發展，因此，納米材料復合而成的納米包裝材料應運而生，成為一類高新材料。聚合物基納米復合材料（PNMC）是目前研究得最多的納米復合材料，在高分子聚合物中加入10%的納米的熱致液晶聚合物，就會使材料的機械強度得到提高，從而拓寬了應用領域，可以解決稀缺材料的問題，節省了稀缺資源。

2.2 納米抗菌包裝材料

在食品衛生安全問題日顯嚴峻的今天，具有抗菌功效的納米材料已用于包裝行業，抗菌薄膜是目前應用較廣的納米抗菌包裝材料；這類材料有合成的，也有純天然材料經納米技術的。納米抗菌包裝材料具有驚人的殺菌效果，能夠使茵體變性或沉淀，一旦遇到水，便會對細菌發揮更強的傷力；且吸附能力、摻透力也很強，多次洗滌后也還有較強的抗菌作用，可以循環利用。有報道顯示：納米復合材料抑菌效果可達86%～95.3%，具有廣譜的抗菌效果，這類材料不僅可以解決一些棘手的食品衛生安全問題，還可以節省一些抗菌添加劑，為可持續發展做出應有的貢獻。

2.3 納米保鮮包裝材料

所謂納米保鮮包裝材料，是指可以提高新鮮果蔬等食品的保鮮效果的材料。成熟采摘后的果蔬會發生軟化等一些現象，并且會釋放出一定的乙烯，這會使果蔬的腐爛速勵口快，因此，納米保鮮包裝材料便出現了。在保鮮包裝中加入納米乙烯吸收劑，就可以減少乙烯含量，提高保鮮效果；如在瓦楞紙箱內面紙制造過程中，可以加入納米級多孔型乙烯氣體吸收粉劑，以防止催熟。這種納米級吸收粉劑是以二氧化硅為主要成分的多孔型粉劑。由于白硅石對于乙烯氣體的吸附能力比活性碳、稀土鋯以及沸石都要好，所以采用添加了納米白硅石粉劑的紙張作為瓦楞紙板的里襯紙具有更好的保鮮效果。

2.4 納米PET瓶

目前，中科院化學所發明的PET聚合插層復合技術，成功地制備了PET納米塑料（NPET）。NPET的熔體黏度和結晶速度顯著提高，阻燃性能也得到了很大的改善。NPET的阻隔性比純PET有了很大改善，符合食品包裝要求，可直接用來制造啤酒、飲料、農藥和化妝品的包裝瓶。

2.5 納米黏合劑和密封膠

黏合劑和密封膠是包裝產業中的重要產品，使用范圍很廣。在樹脂中加入50nm-70nm的橡膠微粒后形成的納米黏合劑封合強度、剪切強度和耐熱、老化等物理化學指標比傳統黏合劑均大幅度提高，從而極大地減少了在包裝及產品中使用量。黏合劑和密封膠中加入SiO2作為添加劑，可使黏合劑的黏結效果和密封膠的密封性能大大提高。同時，在這種添加了納米SiO2的黏合劑和密封膠中，由于在納米的SiO2的表面覆蓋了一層有機材料，使黏合劑和密封膠具有親水性，可以水解，避免了黏合劑和密封膠對環境的污染。

3 納米材料在包裝印刷方面的應用

3.1 納米包裝用油墨

隨著時代的發展和消費理念的轉變，顧客對包裝的要求不但要質量優良，且要符合環保、防偽等多種特殊需要，因此，對包裝印刷油墨也提出了更高的要求。油墨的細度和純度，對包裝產品質量有很大的影響。要印刷出高質量的包裝產品，必須要有細度、純度高的油墨作保證。油墨的細度與顏料、填充料的性質和顆粒的大小有直接的關系。而油墨的細度就是指油墨中的顏料（包括填充料）顆粒的大小與顏料、填充料分布于連結料中的均勻度，它既反映到包裝產品的質量，同時又影響到印版的耐印率。

研究指出，納米半導體粒子表面經過化學修飾后，粒子周圍的介質可強烈影響其光學性質，表現為吸收光譜發生紅移或藍移。實驗證明，有些納米微粒的光吸收邊有明顯的藍移，有些納米微粒光吸收邊出現較大幅度的紅移。根據這種特性，如果把納米半導體粒子分別加到黃色和青色油墨中制成納米油墨，便可提高其油墨的純度。用添加了特定納米微粒的納米油墨來復制印刷彩色印刷品，層次會更豐富，色調會更鮮明，圖像細節的表現能力亦會大增。由于納米油墨屬高度微細且具有很好的流動與性，可達到更好的分散懸浮和穩定，因此，在印刷上不僅可以減少顏料的用量，并且遮蓋力高，光澤好，樹脂粒度細膩、成膜連續、均勻光滑、膜層薄，印刷圖像更清晰。納米微粒具有很好的表面濕潤性，它們吸附于油墨中的顏料顆粒表面，能大大改善油墨的親油和可潤濕性，并能保證整個油墨分散系的穩定，所以加有納米微粒的納米油墨印刷性能得到較大的改善。目前，納米油墨在外包裝、票證防偽以及紅外傳感器等高新技術領域中得到廣泛應用。

3.2 防偽包裝

一般金屬微粒是黑色的，具有吸收紅外線等特點，而且表面積巨大，表面活性高，對周圍環境（溫度、光、濕度等）敏感，當把具有這些特性的納米微粒加入包裝材料中，或制成涂料、上光油涂布于包裝材料表面后，人們在選擇商品時便可利用溫度、光線或濕度等加以鑒別，從而達到防偽的目的。也就是說，利用納米技術可實現色彩防偽、理化效應防偽等目的。

3.3 納米防靜電包裝材料

包裝材料和包裝容器在運輸途中很容易因摩擦而產生靜電，而金屬納米微粒具有消除靜電的特殊功能，所以在生產包裝材料時，只要加入少量的金屬納米微粒，就可以消除靜電現象，使得包裝表面不再吸附灰塵，減少了因摩擦而導致的擦傷，同時在進行印刷時，因表面無靜電吸附現象，能夠以更高的印刷速度獲得更好的印刷效果。例如，納米型高分子聚合物導電包裝材料不僅導電能力極大提高，外觀顏色亦有多種變化，而且其他物理化學性能亦大為增強。金屬納米微粒具有消除靜電的特殊功能。將金屬納米微粒加人包裝與印刷材料表面，以減輕或消除在高速全自動包裝機或印刷機上輸送包裝與印刷材料所產生的靜電，提高包裝與印刷速度和效果另外，由于靜電的消除，包裝材料表面不再吸附灰塵，使得材料表面不再因沾有灰塵而增加磨擦導致擦傷，提高印刷質量。

4 納米材料在包裝機械方面的應用

將納米材料用于包裝機械，不僅可以提高包裝機械精度，進而提高包裝的質量，而且還有利于包裝機械自身，可以提高機械及零部件的彈塑性、耐油性、耐酸性、耐溶劑性、抗衰老化性、耐磨性，還可以使機械具有防污、防塵、耐刮、防火等功能，這些可以大幅度的延長機械的壽命、減少機械的損耗、降低維修成本，使資源利用最大化，為企業創造更大的利潤空間，贏得最大的效益。

結語

自1992年納米技術問世以來，它便開始滲透到各個研究領域，納米技術的目的就是實現高性能化、多功能化、低成本、環境友好，納米技術已成為21世紀科學研究領域中的又一熱點，隨著納米技術的研究不斷深入，其應用將會遍及生產生活的各個領域，也將會引發一場新的革命。納米技術在包裝工業中的應用將大大提升包裝產品的質量并且賦予包裝新的特殊功能。隨著納米技術在包裝工業中的應用日益成熟，人們的生活也將因此而得到顯著的提高和改善。

參考文獻

[1]孫暄.納米技術的研究和發展[J].中國民航學院學報，2002，7：24-26.

[2]張春光.中和水解法制備納米TiO2的研究化工進展[J].2003，22（01）：53-55.

[3]張立德.納米材料和納米結構[M].北京：科學出版社，2001：80.

第6篇：納米技術的特點范文

關鍵詞：納米材料；特性；應用

中圖分類號：G712 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2014）14-001-01

一、引言

自從20世紀發現納米材料以來，納米材料被譽為是21世紀構成未來智能社會的四大支柱之一，而碳納米管是納米材料中最富有代表性，并且是性能最優異的材料。由于碳納米管具有強度高、重量輕、性能穩定、柔軟靈活、導熱性好、比表面積大并具有許多吸引人的電子性質。

二、納米材料的基本特性

由于納米材料是由相當于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小單元組成，也正因為這樣，納米材料具有了一些區別于相同化學元素形成的其他物質材料特殊的物理或是化學特性例如：其力學特性、電學特性、磁學特性、熱學特性等，這些特性在當前飛速發展的各個科技領域內得到了應用。

1、表面效應

納米材料的表面效應[1]是指納米粒子的表面原子數與總原子數之比隨粒徑的變小而急劇增大后所引起的性質上的變化。隨著粒徑變小，表面原子所占百分數將會顯著增加。當粒徑降到1nm時，表面原子數比例達到約90%以上，原子幾乎全部集中到納米粒子表面。由于納米粒子表面原子數增多，表面原子配位數不足和高的表面能，使這些原子易與其它原子相結合而穩定下來，故具有很高的化學活性。

2、小尺寸效應

由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質的變化稱為小尺寸效應。對超微顆粒而言，尺寸變小，比表面積增加，從而產生一系列新奇的性質：

（1）力學性質

（2）熱學性質

納米材料的比熱和熱膨脹系數都大于同類粗晶材料和非晶體材料的值，這是由于界面原子排列較為混亂、原子密度低、界面原子耦合作用變弱的結果。因此在儲熱材料、納米復合材料的機械耦合性能應用方面有其廣泛的應用前景。

（3）電學性質

由于晶界面上原子體積分數增大，納米材料的電阻高于同類粗晶材料，甚至發生尺寸誘導金屬――絕緣體轉變（SIMIT）。利用納米粒子的隧道量子效應和庫侖堵塞效應制成的納米電子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特點，有可能在不久的將來全面取代目前的常規半導體器件。

（4）磁學性質

小尺寸的超微顆粒磁性與大塊材料顯著的不同，呈現出超順磁性。利用磁性超微顆粒具有高矯頑力的特性，已做成高貯存密度的磁記錄磁粉，大量應用于磁帶、磁盤、磁卡等。利用超順磁性，人們已將磁性超微顆粒制成用途廣泛的磁性液體

三、納米材料的應用前景

1、信息產業中的納米技術

納米技術在信息產業中應用主要表現在3個方面：①網絡通訊、寬頻帶的網絡通訊、納米結構器件、芯片技術以及高清晰度數字顯示技術。②光電子器件、分子電子器件、巨磁電子器件，這方面我國還很落后，但是這些原器件轉為商品進入市場也還要10年時間，所以，中國要超前15年到20年對這些方面進行研究。③網絡通訊的關鍵納米器件，如網絡通訊中激光、過濾器、諧振器、微電容、微電極等方面。

2、環境產業中的納米技術

納米技術對空氣中20納米以及水中的200納米污染物的降解是不可替代的技術。要凈化環境，必須用納米技術。近年來，不少公司致力于把光催化等納米技術移植到水處理產業，用于提高水的質量，已初見成效；采用稀土氧化鈰和貴金屬納米組合技術對汽車尾氣處理器件的改造效果也很明顯；治理淡水湖內藻類引起的污染，最近已在實驗室初步研究成功。

3、能源環保中的納米技術

合理利用傳統能源和開發新能源是我國當前和今后的一項重要任務。在合理利用傳統能源方面，現在主要是凈化劑、助燃劑，它們能使煤充分燃燒，燃燒當中自循環，使硫減少排放，不再需要輔助裝置。另外，利用納米改進汽油、柴油的添加劑已經有了，實際上它是一種液態小分子可燃燒的團簇物質，有助燃、凈化作用。

4、精細化工方面的應用

精細化工是一個巨大的工業領域，產品數量繁多，用途廣泛，并且影響到人類生活的方方面面。納米材料的優越性無疑也會給精細化工帶來福音，并顯示它的獨特畦力。在橡膠、塑料、涂料等精細化工領域，納米材料都能發揮重要作用。

5、納米生物醫藥

這是我國進入WTO以后一個最有潛力的領域。目前，國際醫藥行業面臨新的決策，那就是用納米尺度發展制藥業。納米生物醫藥就是從動植物中提取必要的物質，然后在納米尺度組合，最大限度發揮藥效，這恰恰是我國中醫的想法。在提取精華后，用一種很少的骨架，比如人體可吸收的糖、淀粉，使其高效緩釋和靶向藥物。對傳統藥物的改進，采用納米技術可以提高一個檔次。

納米科學技術的誕生，將對人類社會產生深遠的影響，并有可能從根本上解決人類面臨的許多問題，尤其是能源、人類健康和環境保護等重大問題?？梢姡{米技術對我們既是嚴峻的挑戰。必須加倍重視納米技術和納米基礎理論的研究，為我國在21世紀實現經濟騰飛奠定堅實的基礎。整個人類社會將因納米技術的發展和商業化而產生根本性的變革。

參考文獻：

[1] 王旭.淺論納米材料的特性.大觀周刊,2012(6).

[2] 汪云.納米材料應用前景十分廣闊.廣州化工,2007.35(6).

[3] 周震.納米材料的特性及其在電催化中的應用.化學通報,1998(4).

[4] 單志強.納米材料特性及其在環境保護領域的應用.環境技術,2005,23(2).

第7篇：納米技術的特點范文

近日，一種被稱為Morph的未來移動終端概念引起了人們的關注。Morph是由劍橋納米技術中心和NOKIA研究中心共同研究開發的利用納米技術開發新型終端的概念技術，可使移動終端實現自由變換外型、自我清潔和保護、利用太陽能發電、對環境自我感知等功能，為未來移動終端創造更多可能。

諾基亞研究中心副總裁、全球系統研究負責人兼諾基亞研究中心研究員Henry Tirri博士介紹說，Morph概念終端是高科技與其對最終用戶的潛在影響之間的一座橋梁，顯示了未來移動終端的延展性和靈活性，并展示了納米技術可以提供的功能。

這個終端概念顯示了一些革命性的飛躍，Morph概念技術可以為移動終端創造更多可能的機會，Henry Tirri指出，納米技術能夠使未來移動終端的材料和組件更靈活并可延展、透明，通過使用透明的電子零件將為終端提供全新的美學空間，彈性的特點使終端能夠改變外形，使之適合手頭的工作，利用生物可分解材料也可以更簡單并環保地回收利用終端設備；納米材料還能使終端具有自我清潔和自我保護功能，納米結構的表面，如“納米花瓣”可自然地阻擋水、污垢、甚至手印等對終端的污染；納米技術使終端表面能夠通過“納米草”結構獲得太陽能，成為一個自然的能量來源，新型高能量密度存儲材料還能使電池變得更小、更薄，能更快地充電，并且擁有更長的充電周期；納米傳感器還能使用戶能夠以全新的方式檢查周圍環境，從分析空氣污染，到對生物化學追蹤和流程的洞察。

使除此之外，使用Morph概念的一體化電子零件將更便宜，并在更小的空間內實現更多的功能。同時也會帶來一些軟件方面的改進，比如自我組織、自我協調、自我更改等，都需要軟件和硬件進行良好的結合，基于外部環境的感知自動調節內部配置。

第8篇：納米技術的特點范文

【關鍵詞】納米技術；納米材料；納米光電子器件；光通信

五十年前，硅材料的研制成功和硅晶體管的發明，導致了電子信息行業的一次大革命。材料科學在不斷地向前發展，隨之而來的光通信時代、量子時代帶給人們的是更多的“不可思議”。預計納米技術總的社會影響將大于硅集成電路，尤其在通信領域，它將使得光器件的體積微型化，功能大大提高，滿足人類對信息的需求。

1、納米科技為光通信帶來的影響

納米是一個微小的尺度單位，1納米是十億分之一米（10-9），大約是單個原子直徑的4倍。納米科技是指在原子分子層次上對物質精細的觀測識別與控制的研究與應用， 它將對于21世紀的信息科學、生命科學、分子生物學、新材料科學和生態系統可持續發展科學提供一個新的技術基礎，這將引起一場產業革命，其深遠的意義可與18世紀的工業革命相媲美，它涉及面十分廣泛，包括物理學、化學、生物醫學和材料等有關的領域。納米科技中最具有生命力的、最代表納米科技發展前途的、對未來新技術和產業可能帶來革命性沖擊的是未來的納米器件。將來的納米器件應該是高集成的、多功能的和智能化的。它應該將信息的探測（傳感器）、運算（芯片）、傳輸（通信）和動作的執行諸功能集為一納米結構。

納米激光器的第一個重要應用很可能是芯片互聯。過去，處理器速度一直是阻礙計算技術和電信技術發展的主要因素。但是，當處理器速度提高到一定程度時，互聯就成了制約發展的因素。為此，半導體制造商采用銅互聯取代了過去的鋁互聯?，F在他們又在對光互聯以及超低K 值材料和碳納米管進行實驗。光互聯能夠提供足夠的帶寬，并能向最快的處理器提供數據。但是，考慮到尺寸和成本的因素，對于這種應用的激光器，要求將會非?？量?。在板卡上可以采用VCSEL，同時使用保偏光纖也是降低成本的一種方法。在芯片中，激光器和波導都需要采用納米技術制造。

另一個需要面對的難題是如何將光子和電子集成起來。這就促進了硅光子技術的發展。如果硅既可以用來處理光子，又可以用來處理電子，那么就可以將二者集成到一起。硅加工方面的深厚技術積累對推動光互聯產品迅速進入市場將起到非常重要的作用。這一領域已引起最大的幾家半導體公司的關注。英特爾已推出了硅調制器和激光器，最近IBM也宣布了一種在硅片上制作光路的方法。小公司同樣不甘示弱，生產硅調制器的Luxtera就是其中的一個。

那么，納米光子互聯的市場到底有多大呢？這很難說。對于片上應用，激光器必須嵌入到芯片上，其價格將高于整個芯片的價格。但是一項針對板上應用的市場調查表明，納米互聯技術所帶來的市場需求可能非常大。假設在一塊板卡上有10個器件，如果要將這些器件互相連接在一起，那么就需要90個激光器來完成這項工作。目前每年售出的芯片板有上億只，激光器的數量之大就不難想象了。與此同時，英特爾、摩托羅拉和IBM等公司認為網絡發展中的下一個重大事件是光納米傳感器網絡。但它距離商用還有待時日，因為納米傳感器的研發主要靠政府資助，目前已知應用僅限于國土安全和軍事。

最后，納米科技還可以幫助我們降低10Gbit/s和40Gbit/s網絡的成本。隨著FTTX的迅速發展，市場對低成本器件肯定會有需求。盡管一些新興納米光子公司在大談降低現有網絡技術的成本，但是納米工程能否如他們所愿，就不得而知了。實際上，除非新技術具有無可比擬的絕對優勢，否則設備制造商決不會在這上面冒風險。上述的量子點激光器就表明納米科技并不總是集經濟實用于一體的。

2、納米技術在光通信中的應用

2.1應用于光通信中的納米光電子器件

2.1.1整齊排列的交叉式納米光纜線是一種“Y-形狀”的氧化硅納米光纜線，該納米光纜線的直徑為10nm，長度可達毫米級，線直而均勻并且是透明的，最重要的是該納米光纜線在生長過程中自動由一根分叉成為兩根，兩根可以分叉成四根，依次繼續分裂。

2.1.2納米級導電纖維是一種僅有一個分子粗細的導電纖維，可謂世界上最細“電線”。它的直徑僅3nm，中心部分具有良好導電性的丁二炔鏈，四周包覆著糖的衍生物，并作為絕緣層，防止漏電。

2.1.3納米聚合體電子器件是一種將化學合成的納米粒子和與其共扼的聚合體組合制成的二極管發光作用區，終于首次實現了具有應用價值的、轉化效率達2%～3%的有機近紅外發光二極管。

2.1.4新型納米激光器提高電腦信息存儲盆這種新型激光器實際上是以半導體硫化鍋為原料制成的納米線，直徑僅為一萬分之一毫米。研究人員將硫化鍋納米線安裝在涂有硅材料的基底上，制成一個回路。

2.2納米科技在光通信中的應用

2.2.1納米激光器

納米激光器的微小尺寸可以使光子被限制在少數幾個狀態上，而低音廊效應則使光子受到約束，直到所產生的光波累積起足夠多的能量后透過此結構。其結果是激光器達到極高的工作效率，而能量閾則很低。納米激光器實際上是一根彎曲成極薄面包圈的形狀的光子導線，實驗發現，納米激光器的大小和形狀能夠有效控制它發射出的光子的量子行為，從而影響激光器的工作。

2.2.2納米光纖

將碳納米管與聚乙烯醇（PVA）材料及水相混合，這樣就使得聚乙烯醇材料能夠將碳納米管緊緊包裹住，從而將無數的單個碳納米管捆綁在一起。這種最新材料的韌性比蛛死高4倍比用于制造防彈衣的凱夫拉爾纖維韌性強度高出了17倍。與同樣重量的鐵絲相比，新型納米光纖材料的硬度是前者的2倍，韌性是前者的20。

2.2.3納米光纖傳感器

納米光纖氣體傳感器的樣機，的特點在于核心部件采用了體積小、重量輕的普通光纖和納米光纖，耗電小、壽命長、不會中毒.除了一般條件下的用途外，適用于礦井井下的潮濕、強噪音、強振動、高粉塵的惡劣環境.該檢測儀的適應性強，除了應用于瓦斯的檢測外，簡單改變發光二極管和光電檢測管的工作波長，可以用于氫氣、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、水蒸氣、硫化氫、氨氣等多種用途。五十年前，硅材料的研制成功和硅晶體管的發明，導致了電子信息行業的一次大革命。材料科學在不斷地向前發展，隨之而來的光通信時代、量子時代帶給人們的是更多的“不可思議”。預計納米技術總的社會影響將大于硅集成電路，尤其在通信領域，它將使得光器件的體積微型化，功能大大提高，滿足人類對信息的需求。

【參考文獻】

[1]程開富.納米電子/納米光電子技術[J].飛通電子技術，2002（2）：76-80.

第9篇：納米技術的特點范文

作為一種幾何尺度的量度單位，一納米等于十億分之一米，千分之一微米，大約是三四個原子的寬度。人們在研究物質構成的過程中發現，在納米尺度下隔離出來的幾個、幾十個可數原子或分子，顯著地表現出許多新的特性，而利用這些特性并通過物理或化學方法制造出具有特定功能產品的科學技術，就稱之為納米技術。一般來說，納米技術所制造物體的體積不超過數百個納米，其寬度相當于幾十個原子聚集在一起的寬度。由此可見，納米技術是在現代物理學與先進工程技術相結合的基礎上誕生的，是一門基礎研究與應用探索緊密聯系、學科之間交叉性很強的新型綜合科學技術。

在現代科學技術快速發展的今天，納米科技成果已經在現代科技的多個學科領域得以廣泛滲透和發展，其中就包括與人們日常生活密切相關的日用化學工業領域。我們知道，化妝品作為一種特殊日用化工產品，由各種原料或添加劑經過合理配方加工而成。因此，化妝品學也通常被認為是一門交叉性很強的綜合學科，其主要涉及物理、化學、生物、生理、化工工藝、化工工程機械、醫藥衛生、材料等多種學科。因此，在化妝品產品的研發和生產過程中，將納米技術科研成果轉化并應用到新的化妝品產品中，能從根本上大大提高化妝品的性能、科技含量及市場競爭力。正因為如此，納米技術有望在未來的化妝品產業中得到廣泛的應用。

一、納米科技與化妝品納米化

1. 納米科技與納米級功能材料

目前，納米科學的研究主要集中在納米材料領域，取得的成果也多在此。因此，作為納米科技的基石，納米材料和納米結構是當今新興材料研究領域中最富有活力、對未來經濟和社會發展有著十分重要影響的研究對象，也是納米科技中最為活躍、最接近轉化為應用的重要組成部分。

在過去的十幾年里，廣大科技工作者在納米材料的制備、性質、表征乃至應用方面進行了系統和規范性研究，尤其在功能材料方面做了大量的基礎研究工作。所謂功能材料主要是指基于物質的光、電、磁等功能開發的材料。研究發現，納米級功能材料主要可產生小尺寸效應、量子化尺寸、宏觀量子隧道效應以及表面效應。這些功能都是與物質的電子層結構和能級密切相關的。當物質的粒徑下降至納米級時，由于此時物質的粒徑與電子的德布羅意波長接近，因此量子化效應、小尺寸效應等對物質的能級和電子躍遷的影響驟然增加，從而影響了材料性能。

2. 納米材料與化妝品納米化

一般認為，化妝品對皮膚的清潔、護膚、營養和保護作用主要取決于通過滲透或吸收進入皮膚中的各種功效成分，而傳統工藝所生產的各種活性成分卻往往難以充分發揮作用。我們知道，化妝品的各種性能及質量除了與配方、生產設備和工藝密切相關外，關鍵取決于化妝品中功效成分的粒子大小。功效成分的粒子越小，就越容易透過皮膚角質層而到達皮膚深層，起到應有的護膚和療膚效果，反之，即便是很好的配方也不能對皮膚產生應有的護理和保養作用?；诖?，化妝品的研制者一直致力于化妝品功效添加劑粒子細小化的工作，這一點與納米技術點的發展是不謀而合。結合納米生物學、納米材料學等學科優勢將各種化妝品材料／原料納米化的技術，即為化妝品納米化技術。利用納米化技術可使各種納米級化妝品功效成分顆粒能夠順利滲透到皮膚深層，并通過其產生的表面效應和尺寸效應最大限度地發揮護膚、療膚效果。目前，對納米化妝品的研制，第一步是要突破微米級（100～300nm），第二步就是進入國際上所公認的納米尺度(1～100nm)范圍內。

化妝品功效成分納米化后，對人體皮膚所產生的兩個主要效應為表面效應和尺寸效應。（1）表面效應：眾所周知，球形粒子的表面積與直徑的平方成正比，其體積與直徑的立方成正比，故其比表面積（表面積／體積）與直徑成反比，隨著粒子直徑變小，比表面積將會增大，說明表面原子所占的百分數將會顯著地增加；同時由于處于表面的原子數較多，表面原子的晶場環境和結合能與內部原子不同而使得表面原子周圍缺少相鄰的原子，有許多懸空鍵，具有不飽和性質，易與其它原子相結合而穩定下來，故具有很大的化學活性和反應特性，晶體微?；惯@種活性表面原子增多，其表面能大大增加，這樣就使得化妝品中功效成分的粒子能充分發揮其功效。如：能夠充分抑制酪氨酸酶的活性，分解和阻斷黑色素的形成和上浮的通過，達到使人體肌膚白皙的目的；能夠充分與病原體接觸，達到抑菌和殺菌的作用效果；能夠充分散射和吸收紫外線，達到防曬的目的。（2）尺寸效應：人體皮膚隨年齡的增長及環境條件的不同而有不同程度的變化，如：真皮中的膠原蛋白減少、分子變硬，致使皮膚逐漸失去彈性和韌性，出現皺紋，皮膚抵抗力、免疫力和排除廢物的能力下降，從而出現和加深了各種色素斑點等。因此要在化妝品中加入一些功效成分，對皮膚的生理結構、細胞組成成分及新陳代謝進行修復、保養和調整，使皮膚煥發出青春活力。皮膚的滲透和吸收作用與物質粒子的大小密切相關。隨著化妝品功效成分納米化程度的提高，皮膚組織對功效成分的滲透和吸收就會變得更加快捷和深入，從而能夠對深層皮膚起到深層清潔護理、抑菌殺菌、促進細胞新陳代謝、補充營養和水分等作用，達到增強肌膚彈性和表面張力的目的，并使人體肌膚最終能得到更加完美的呵護和保養，更加健康美麗。

二、納米技術在化妝品中的應用

1. 在化妝品添加劑經皮給藥中的應用

化妝品納米化技術的一個方向是發展化妝品原料納米微粒技術，即將功效成分包裹在直徑納米尺度的微粒中。載藥納米微粒作為納米技術與現代藥學結合的產物之一，具有許多作用：容易被組織或細胞吸收，恒速緩釋功效成分并確保功效成分在較長時間維持在有效濃度內，以及增加有效成分穩定性，減少特殊添加劑對皮膚的刺激等，因此，載藥納米微粒已成為化妝品活性成分的理想載體和新劑型，在化妝品添加劑經皮給藥及控釋和緩釋方面初顯奇效。納米微粒主要包括納米微膠囊和納米微球。微膠囊是指用聚合物薄膜將微量固體、液體或氣體物質包裹制成微小囊狀物，厚壁僅為10nm。微膠囊可有效防止各種有效成分間的相互干擾，控制添加劑的釋放速度。納米微球為一種多孔的微粒載體，直徑為納米級。納米微球由于多孔而使球體表面積增加，從而具有更強的吸附能力，可運載更多的有效成分，同時也具有緩釋和定向釋放的效應。目前，應用上述兩種新型載體的多種化妝品已在國外成功上市，市場前景已被業內人士看好。

2. 在化妝品乳化技術中的應用

乳化技術是膏霜和乳液類化妝品制備的重要技術。傳統乳化工藝制備的化妝品膏體其內部結構一般為膠團狀或膠束狀，直徑通常為微米級，對皮膚滲透能力很弱，不易通過表皮和皮膚附屬腺體兩條主要途徑被皮膚所吸收。通過納米乳化技術所制備的化妝品，其膏體微粒直徑可達到納米級。這種化妝品在皮膚各層的滲透性可以明顯增加，而皮膚的選擇性吸收物質的利用率隨之大為提高。目前，市場上銷售的此類護膚品在美白、抗衰老等功效方面效果更好。另外，由于此類護膚品不含或少含表面活性劑，因此，尤其適用于敏感皮膚消費者。

3. 在防曬產品中的應用

防曬化妝品中防曬劑的選擇對防曬產品功能具有決定性作用，是防曬化妝品配方的核心所在。目前，國內傳統防曬產品中，常用的防曬劑主要為化學防曬劑（有機防曬劑）和物理防曬劑（無機防曬劑），其中以化學防曬劑為多?；瘜W防曬劑品種多，效果好，但光穩定性相對較差；物理防曬劑光穩定性好，但使用時含量不宜過高。因此，在最大限度地追求防曬劑的安全性、高效、廣譜和降低成本方面，對無機材料防曬劑的研究和開發以及多種防曬劑復合使用的研究一直是該領域的研究熱點。最近幾年，應用納米技術開發生產的多種無機防曬劑在化妝品中的應用已經初顯良好的應用前景。納米無機材料在防曬化妝品中應用，可有效解決化學防曬劑的缺點，提高物理防曬劑的防曬效果。目前，這些防曬劑中研究和應用最多的是納米TiO2，其次為納米ZnO和SiOx。其他一些金屬氧化物的納米粒子如Fe2O3,Cr2O3，盡管也具有紫外吸收性質，但是由于毒性或過深的顏色，限制了他們在化妝品中的使用。納米TiO2作為紫外吸收劑有其獨特的長處。首先，納米TiO2在UVA和UVB波段都表現出吸收，是廣譜紫外吸收劑。其次，除了能夠吸收紫外線，它還可以在一定程度上散射紫外線,這是傳統的有機紫外吸收劑所不具備的特點。納米ZnO也具有類似特點，但吸收峰主要在UVA波段。在美國，FDA已經批準TiO2和ZnO為化妝品的原料，而日本甚至要求防曬化妝品中必須加入納米TiO2。目前，國內外以納米TiO2和納米ZnO為原料的防曬化妝品已經面市。

4. 在天然藥物化妝品中的應用

近年來，隨著人們對回歸自然需求的增加，天然藥物化妝品以其獨特的功效和副作用少而在市場上倍受青睞。然而，大多數中藥添加劑有效成分存在分子量大和溶解度差所導致的吸收差利用率低等問題。為了提高藥物的吸收率，利用納米技術直接將難溶解的中草藥納米化,制備成化妝品添加劑，可有效增加中藥添加劑有效成分溶解速率和接觸面積，可使皮膚對天然藥物成分的吸收更加順利，從而使天然藥物藥效得以充分發揮。

“納米中藥”是我國科研工作者首先提出的研究方向。徐輝碧教授等人在對雄黃進行納米化處理后，發現其對腫瘤細胞S180和上皮細胞ECV-304的細胞毒性和細胞凋亡作用呈現明顯的尺寸效應。納米石決明在對血清微量元素的藥效上也表現出類似作用。這些研究充分體現了中藥的納米化對其效果提高的影響。采用納米化的人參、靈芝、黃芪等代替相應提取物，在很大程度上提高了藥物的吸收率和利用率，同時在一定意義上達到了延長藥效的效果。因為納米化的中藥吸收很快，但是釋放卻不像提取物那樣迅速，是相對緩慢的釋放過程。這對功能性化妝品具有重要意義。如人參、蘆薈、靈芝和黃芪等經納米化后添加到化妝品中，其產品功效可明顯提高。因此，中藥添加劑有效成分納米化技術在天然藥物化妝品中的應用具有非常重要的意義。

5. 在化妝品包裝材料中的應用

納米化材料可廣泛應用于化妝品包裝材料中，其中應用最為廣泛的是納米塑料。納米塑料的特點是具有耐高溫、耐磨、外觀好（透明度和光澤度）、重量輕，而且質地堅硬等良好的物理性狀；同時，納米塑料還有耐化學腐蝕、耐老化、不生銹和無毒等特點；此外，納米塑料還有物理祛臭和抗菌作用。因此，納米塑料在化妝品行業中將會有廣闊的應用前景。

三、展望